使用 Matplotlib、PyQt 和 Threading 实时绘图以 python 崩溃结束

Question

我一直在努力使用我的 Python 应用程序，但找不到任何答案。

我有使用 Matplotlib 小部件的 PyQT GUI 应用程序。 GUI 启动一个新线程来处理对 mpl 小部件的绘图。恐怕我现在通过从另一个线程访问 matplotlib 绘图组件会导致崩溃。

这基本上就是我的代码的样子：

class Analyzer(QMainWindow, Ui_MainWindow):
  def __init__(self, parent=None):
    self.timer = QTimer()
    super(Analyzer, self).__init__(parent)
    self.setupUi(self)

    self.background = self.mpl.canvas.copy_from_bbox(self.mpl.canvas.ax.bbox)

    self.plotQueue = Queue.Queue()
    self.plotterStarted = False

    self.plotter = Plotter(self.mpl, self.plotQueue)
    self.cam = Cam(self.plotQueue, self.textEdit)
    ...

class Ui_MainWindow(object):
  def setupUi(self, MainWindow):
    ...
    self.mpl = MplWidget(self.centralWidget)
    ...

class MplWidget(QtGui.QWidget):
"""Widget defined in Qt Designer"""
  def __init__(self, parent = None):
    QtGui.QWidget.__init__(self, parent)
    self.canvas = MplCanvas()
    ...

class MplCanvas(FigureCanvas):
"""Class to represent the FigureCanvas widget"""
  def __init__(self):        
    # setup Matplotlib Figure and Axis
    self.fig = Figure()
    self.ax = self.fig.add_subplot(111)

    # initialization of the canvas
    FigureCanvas.__init__(self, self.fig)

    FigureCanvas.updateGeometry(self)

和绘图仪类：

class Plotter():
  def __init__(self, mpl="", plotQueue=""):
    self.mpl = mpl
    self.background = self.mpl.canvas.copy_from_bbox(self.mpl.canvas.ax.bbox)
    self.plotQueue = plotQueue
    ...
  def start(self):
    threading.Thread(target=self.run).start()

  ''' Real time plotting '''
  def run(self):
    while True:
      try:
        inputData = self.plotQueue.get(timeout=1)

        # Go through samples
        for samples in inputData:
            self.line, = self.mpl.canvas.ax.plot(x, y, animated=True, label='Jee')

            for sample in samples:
                x.append(sample['tick'])
                y.append(sample['linear'])

            self.line.set_data(x,y)
            self.mpl.canvas.ax.draw_artist(self.line)
            self.mpl.canvas.blit(self.mpl.canvas.ax.bbox)
         ...

所以我将 mpl 和 plotQueue 传递给 Plotter 类对象。 PlotQueue 填充在 Cam 类中，该类处理来自外部硬件的传入数据。 Plotter 读取 plotQueue，对其进行处理并为 mpl 调用绘图。

但是这是访问 mpl 的线程安全方法吗？如果没有，我该怎么做？对此的任何提示表示赞赏。

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编辑 1。

按照 cmets 中的建议，我在主线程中添加了 QTimer 来处理绘图。稍作调整后，我得到了它的运行良好。

class Analyzer(...):
  def __init__(self, parent=None):
    QObject.connect(self.timer, SIGNAL("timeout()"), self.periodicCall)

  def periodicCall(self):
    self.plotter.draw()

  def startButton(self):
    self.timer.start(10)

非常感谢有用的 cmets。

Answer 1

如果您的程序中的 matplotlib 使用 QT 后端（我认为这是因为您将其嵌入到 Qt 应用程序中），那么绘图将在您调用 matplotlib 命令的线程中完成。这将是一个问题，因为 Qt 要求所有绘图都从主线程完成。 所以我相当肯定你不能简单地修复它。（如果你使用 GTK，你可以使用 gtk 锁来防止主进程与 GUI 交互，同时你从您的线程，但 Qt 摆脱了它们在 v4 及更高版本中的类似锁定）。

你有几个选择：

1. 尝试分离 matplotlib 的绘图部分（可能甚至不可能？）并通过发送 QApplication.postEvent() 事件让它们在主线程中运行

2. 不使用线程，只需在主线程中使用回调（可能使用 QTimer 定期调用或在程序空闲时调用）。这可能不会影响您的应用程序的性能，因为 Python GIL 无论如何都会阻止真正的多线程行为。

3. 使用不同的绘图库。前几天我查看了PyQtGraph，似乎进展顺利。从我的简要一瞥，我认为它有能力使用RemoteGraphicsView 为您在幕后处理所有这些事情。这将启动第二个进程来执行 CPU 密集型绘图工作，从而解决上述 Python GIL 问题。如果您有兴趣，请查看他们提供的示例